Теоретические основы теплотехники - 133 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2 Кипение на горизонтальных трубах в пучках сопровождается существенной турбулизацией
верхних слоев жидкости пузырями пара. Это приводит к увеличению среднего коэффициента теплоот-
дачи α и тем больше, чем больше число труб n в одном вертикальном ряду пучка α
п
= α
1
ε
пк
. На рис.
2.65 приведена зависимость, с помощью которой рассчитывают среднее α для всего пучка. При этом
величину α
1
рассчитывают как при кипении в большом объеме. При числе труб п > 10 расчет ведут по
критериальному уравнению
Nu
*
= 0,68Pr
0,33
(Re
*
(n + 1))
0,33
(S / d)
-0,45
,
где Nu
*
и Rе
*
определяются так же, как и ранее.
3 При кипении на раскаленной проволоке (см. рис. 2.66) также возникает устойчивая паровая
пленка, теплообмен в которой определяется теплопроводностью пара. Интенсивность теплообмена и
здесь невысока. Если ввести ряд упрощающих предпосылок, то задачу можно решить аналитически,
аналогично тому, как решена она Нуссельтом для пленочной конденсации. Для ламинарного режима
течения пара в пленке получено
4
2
4
7250
dtt
gr
)-(
)(
,
cнп
3
пп
µ
ρ
′′
−ρ
′
λρ
=α
,
где индексом "п" отмечено, что данные физконстанты берутся для насыщенного пара.
4 Чаше всего в технике пар получают при кипении жидкости в трубах при вынужденном ее дви-
жении вдоль поверхности теплообмена. Движение жидкости способствует увеличению коэффициента
теплоотдачи, причем чем больше скорость вынужденного движения, тем влияние это выше. На рис. 2.67
приведена зависимость α от величины w. Из рисунка видно, что с увеличением тепловой нагрузки q ве-
личина α увеличивается, а характер кривых изменяется. Можно выделить зону (левая часть графиков),
где α почти не зависит от w, а определяется только величиной q как при кипении в большом объеме.
При больших скоростях (правая часть кривых) наоборот, определяющим является влияние скорости, а
кривые с разными q заметно сближаются.
Структура парожидкостного потока в трубе существенно изменяется по ходу жидкости. На началь-
ном участке трубы образуется зона прогрева, где кипение еще не возникает. Далее, по мере прогрева и
перегрева жидкости в пристенном слое, возникает зона пристенного кипения и уже после нее возникает
эмульсионный режим кипения, весьма похожий на обычное кипение в большом объеме. По мере выки-
пания жидкости увеличивается объем паровой фазы, растет и средняя скорость движения парожидкост-
ной смеси, происходит объединение паровых пузырей с образованием крупных паровых пробок, особен-
но в ядре потока. Пробковый режим кипения постепенно переходит в другой, так называемый стержневой
режим, когда непосредственно со стенкой соприкасается только тонкий слой жидкости, а в центре трубы
с большой скоростью движется стержень пара. На конце трубы толщина слоя жидкости заметно умень-
шается и даже может нарушаться целостность этого слоя. И если во всех предыдущих случаях по мере
выкипания жидкости величина α возрастала, то на последней стадии она уменьшается, так как часть по-
верхности исключается из процесса теплоотдачи кипением. На рис. 2.68 показана структура потока в от-
дельных зонах по длине трубы и изменение величины коэффициента теплоотдачи α при этом.
При расчетах коэффициента теплоотдачи сначала определяют величину α
w
– значение коэффициен-
та теплоотдачи, которое было бы при
α
l
Рис. 2.68 Особенности кипения в трубах:
a)
б)
в)
г)
д)
е)

Страницы